---
title: "Seri Magmatik dan Tatanan Tektonik"
book: "Ilmu Kebumian dan Antariksa Universitas — Tahun 2"
subject: earth
language: id
chapter: 9
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/9-seri-magmatik-dan-tatanan-tektonik
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 9 — Seri Magmatik dan Tatanan Tektonik

Berikan sebuah analisis kimia kepada seorang ahli petrologi tanpa peta, dan ia sering dapat mengatakan apakah lava itu meletus di punggungan, di pulau samudra, atau di atas lempeng yang menunjam. Lava Islandia dan lava gunung-gunung api Cascade di bagian barat Amerika Utara sama-sama berkisar dari basal sampai riolit; bila dianalisis ratusan demi ratusan, keduanya mengikuti dua jalur yang berbeda selama berevolusi, yang satu makin kaya akan besi, yang lain tidak. Bab ini mula-mula menamai batuan beku, dari mineralnya bila mineral itu dapat dilihat dan dari kimianya bila tidak; lalu bab ini mengelompokkan batuan itu ke dalam seri, yaitu keluarga batuan yang berkerabat melalui diferensiasi, dan mengaitkan setiap seri dengan suatu tatanan tektonik, beserta diagram yang dipakai ahli petrologi untuk membaca tatanan dari sebuah analisis, dan batas-batasnya.

**Yang sudah kamu ketahui.**

**Dari volume sekolah menengah atas**: basal, andesit, riolit, gabro, dan granit; batuan felsik dan mafik; tekstur vulkanik dan plutonik. **Dari volume Tahun 1**: punggungan tengah samudra, zona subduksi dan busur vulkanik, titik panas dan provinsi beku besar, rift benua. **Dari [Bab 3](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#ch-b2-elements-in-the-earth)**: MORB dan OIB, [diagram ternormalisasi](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-normalised) [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse) (diagram laba-laba), [unsur kompatibel](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-partition) dan inkompatibel. **Dari [Bab 4](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/4-geokimia-isotop#ch-b2-isotope-geochemistry)**: [mantel terkuras](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/4-geokimia-isotop#def-b2-isotope-geochemistry-reservoirs) dan reservoir isotop yang diperkaya. **Dari [Bab 8](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#ch-b2-magmatic-differentiation)**: [kristalisasi fraksional](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-crystallisation), [garis turunan cairan](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-lld), [diagram Harker](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-harker), dan hukum Rayleigh.

## 9.1 Menamai batuan beku

Batuan berbutir kasar memperlihatkan mineralnya, dan dinamai berdasarkan mineral itu. Lava sering kali terlalu halus butirannya atau terlalu banyak kacanya untuk itu, sehingga dinamai berdasarkan analisis kimianya. Kedua skema itu adalah konvensi internasional: keduanya memerikan, dan tidak menyiratkan apa pun tentang bagaimana batuan itu terbentuk.

**Definisi 9.1 (Komposisi modal; diagram QAPF).**

Yang disebut *komposisi modal* suatu batuan adalah proporsi menurut volume setiap mineralnya. Yang disebut *diagram QAPF* adalah diagram yang menamai batuan beku berbutir kasar dengan mineral mafik kurang dari $90\,\%$ berdasarkan empat komponen modal yang dihitung ulang sehingga berjumlah 100: kuarsa (Q), feldspar alkali (A), plagioklas (P), dan feldspatoid (F). Karena kuarsa dan feldspatoid tidak mengkristal bersama, setiap batuan terletak di salah satu dari dua segitiga, QAP atau FAP, yang bersambung pada sisi bersamanya, AP.

![Klasifikasi QAPF batuan beku berbutir kasar. 1a kuarsolit, 1b granitoid kaya kuarsa, 2 granit feldspar alkali, 3a sienogranit dan 3b monzogranit (bersama-sama disebut granit), 4 granodiorit, 5 tonalit; 6*–10* varietas mengandung kuarsa dari 6–10: 6 sienit feldspar alkali, 7 sienit, 8 monzonit, 9 monzodiorit atau monzogabro, 10 diorit, gabro, atau anortosit; 6’–10’ varietasnya yang mengandung foid; 11 sienit foid, 12 monzosienit foid, 13 monzodiorit foid atau monzogabro foid, 14 diorit foid atau gabro foid, 15 foidolit. Medan-medan tipis 6, 6’, 10, dan 10’ di sepanjang tepi tidak diberi nomor. Menurut skema British Geological Survey (berdasarkan Streckeisen 1976).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-d10d27af8523.svg)

*Klasifikasi QAPF batuan beku berbutir kasar. 1a kuarsolit, 1b granitoid kaya kuarsa, 2 granit feldspar alkali, 3a sienogranit dan 3b monzogranit (bersama-sama disebut granit), 4 granodiorit, 5 tonalit; 6*–10* varietas mengandung kuarsa dari 6–10: 6 sienit feldspar alkali, 7 sienit, 8 monzonit, 9 monzodiorit atau monzogabro, 10 diorit, gabro, atau anortosit; 6’–10’ varietasnya yang mengandung foid; 11 sienit foid, 12 monzosienit foid, 13 monzodiorit foid atau monzogabro foid, 14 diorit foid atau gabro foid, 15 foidolit. Medan-medan tipis 6, 6’, 10, dan 10’ di sepanjang tepi tidak diberi nomor. Menurut skema British Geological Survey (berdasarkan Streckeisen 1976).*

Medan 10 memuat tiga nama. [Diagram QAPF](#def-b2-magmatic-series-qapf) tidak memisahkan diorit, gabro, dan anortosit, juga tidak memisahkan batuan gabroik satu sama lain; diagram-diagram lain, yang berdasarkan plagioklas dan mineral mafik, melakukannya.

**Definisi 9.2 (Diagram alkali total–silika).**

Yang disebut *diagram alkali total–silika* (diagram TAS) adalah diagram yang menamai batuan vulkanik yang modusnya tidak dapat diukur berdasarkan persentase massa $\ce{Na2O + K2O}$ terhadap $\ce{SiO2}$, setelah analisisnya dihitung ulang menjadi $100\,\%$ tanpa air dan karbon dioksida. Diagram ini dibagi menjadi lima belas medan oleh garis-garis lurus yang titik potongnya berkoordinat tetap (gambar sesudah paragraf berikut).

Diagram ini memiliki tiga kelompok medan. Di sepanjang bagian bawah, pada kadar alkali rendah, terletak nama-nama seri yang umum, pikrobasal dan basal sampai riolit, yang dipisahkan pada silika 45, 52, 57, dan $63\,\%$ dan, untuk riolit, oleh sebuah garis miring. Di atasnya, medan S dan trakit memuat batuan yang lebih kaya akan alkali pada silika yang sama; medan U, fonolit, dan foidit memuat batuan yang begitu kaya akan alkali, dan begitu miskin silika, sehingga mengkristalkan feldspatoid. Beberapa medan dibagi lagi dengan kriteria kedua: trakibasal disebut hawaiit jika $\ce{Na2O} - 2
\ge \ce{K2O}$, dan trakibasal kalium jika tidak; tefrit dengan olivin lebih dari $10\,\%$ dalam normanya (lihat di bawah) adalah basanit; riolit atau trakit yang rasio molekuler $(\ce{Na2O + K2O})/\ce{Al2O3}$-nya melebihi 1 disebut peralkali. Skema ini menuntut analisis dengan air kurang dari $2\,\%$ dan karbon dioksida kurang dari $0.5\,\%$: alterasi menambahkan air dan memindahkan alkali, dan [kumulat](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-cumulate) bukanlah cairan.

![Diagram TAS (menurut Le Bas dan kawan-kawan, 1986, sebagaimana disajikan oleh British Geological Survey) dengan 456 lava dan batuan intrusif dari Islandia (biru) dan 580 dari Cascade (merah), oksida sebagaimana dianalisis. Pc pikrobasal, B basal, O1 andesit basaltik, O2 andesit, O3 dasit, R riolit; S1 trakibasal, S2 trakiandesit basaltik, S3 trakiandesit, T trakit atau trakidasit; U1 tefrit atau basanit, U2 fonotefrit, U3 tefrifonolit, Ph fonolit, F foidit.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-ce839b5e9986.svg)

*Diagram TAS (menurut Le Bas dan kawan-kawan, 1986, sebagaimana disajikan oleh British Geological Survey) dengan 456 lava dan batuan intrusif dari Islandia (biru) dan 580 dari Cascade (merah), oksida sebagaimana dianalisis. Pc pikrobasal, B basal, O1 andesit basaltik, O2 andesit, O3 dasit, R riolit; S1 trakibasal, S2 trakiandesit basaltik, S3 trakiandesit, T trakit atau trakidasit; U1 tefrit atau basanit, U2 fonotefrit, U3 tefrifonolit, Ph fonolit, F foidit.*

**Definisi 9.3 (Kejenuhan silika).**

[Magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) atau batuan disebut *lewat jenuh silika* jika mengandung silika lebih banyak daripada yang dapat digabungkan dengan oksida-oksida lainnya dalam mineral silikat, sehingga kuarsa (atau mineral silika lain) muncul; *kurang jenuh silika* jika silikanya terlalu sedikit untuk mengubah semua alkalinya menjadi feldspar, sehingga feldspatoid (nefelin, leusit) yang muncul, tidak pernah bersama kuarsa; dan *jenuh silika* di antara keduanya.

Untuk lava yang mineralnya tidak dapat dihitung, kejenuhan dinilai berdasarkan *norma*, yaitu perhitungan baku yang membagikan oksida hasil analisis ke dalam mineral-mineral ideal dengan urutan tetap, alkali ke dalam feldspar lebih dahulu, lalu melaporkan kelebihan silika sebagai kuarsa atau kekurangannya sebagai feldspatoid. Norma yang lazim, norma CIPW, memisahkan dua jenis basal: basal dengan nefelin dalam normanya adalah basal alkali; basal tanpa nefelin adalah basal subalkali, dan di antaranya basal toleiitik mengandung hipersten (ortopiroksen) dalam normanya dan, sering kali, piroksen rendah kalsium dalam modusnya. [Latihan 9.11](#exo-b2-magmatic-series-11) menjalankan versi sederhananya.

## 9.2 Seri magmatik

Lava dari satu gunung api, atau dari satu provinsi, jarang sama, tetapi lava-lava itu berkerabat: lava itu berasal dari [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) induk yang serupa melalui diferensiasi pada [Bab 8](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#ch-b2-magmatic-differentiation), dan bersama-sama menelusuri satu garis turunan.

**Definisi 9.4 (Seri magmatik).**

Yang disebut *seri magmatik* adalah rangkaian batuan beku dari satu siklus atau provinsi magmatik yang berkerabat melalui diferensiasi dari [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) induk yang serupa dan memiliki ciri kimia dan mineralogi yang khas. Tiga seri yang lazim dibedakan. *Seri toleiitik* berawal dari basal yang jenuh atau sedikit [lewat jenuh silika](#def-b2-magmatic-series-saturation), dengan hipersten dalam normanya, dan menunjukkan pengayaan besi yang nyata pada awal diferensiasinya. *Seri kalk-alkali* berkisar dari basal melalui andesit sampai dasit dan riolit, dengan sedikit atau tanpa pengayaan besi, dan dengan mineral hidrus (hornblende, biotit) pada anggota-anggotanya yang telah berevolusi. *Seri alkali* berawal dari basal bernorma nefelin dan berevolusi melalui medan S dan U pada diagram TAS ke arah trakit dan fonolit.

Nama-nama ini memerikan rangkaian batuan, bukan batuan tunggal: sebuah basal yang terpisah dapat termasuk ke salah satu dari ketiganya, dan nama-nama yang sama telah dipakai dengan arti yang berbeda-beda, sehingga ahli petrologi harus menyatakan apa yang ia maksud dengan nama itu. Perbedaan antara [seri toleiitik](#def-b2-magmatic-series-series) dan [seri kalk-alkali](#def-b2-magmatic-series-series) bertumpu pada besi, dan diagram yang paling baik memperlihatkannya memplot tiga kelompok oksida.

**Definisi 9.5 (Diagram AFM).**

Yang disebut *diagram AFM* adalah diagram segitiga yang sudut-sudutnya $A = \ce{Na2O + K2O}$, $F = \ce{FeO_T}$ (seluruh besi sebagai $\ce{FeO}$), dan $M = \ce{MgO}$, dalam persen massa yang dihitung ulang sehingga $A + F + M = 100$. Sebuah garis yang ditarik padanya memisahkan medan toleiitik, di sisi F, dari medan kalk-alkali.

Basal yang terdiferensiasi kehilangan magnesium lebih cepat daripada unsur lainnya, karena olivin dan piroksen lebih kaya akan magnesium daripada cairan, dan mempertahankan alkalinya, yang bersifat inkompatibel: garis turunannya bergerak menjauhi M, ke arah A. Nasib besi menentukan serinya. Pada [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) toleiitik, besi hanya keluar bersama silikat fero yang kaya magnesium, lebih lambat daripada magnesium, sehingga rasio $F/M$ naik dan tren itu mula-mula naik ke arah F sebelum berbelok ke A: *tren Fenner*. Pada [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) kalk-alkali, yang lebih teroksidasi, besi juga keluar dalam magnetit, yang mengandung besi feri, dan $F/M$ tetap hampir konstan sementara cairan bergerak lurus ke arah A: *tren Bowen*. Gambar di bawah memperlihatkan keduanya dengan batuan nyata, toleiit Islandia dan lava kalk-alkali Cascade. Garis pemisahnya, yang ditarik secara visual pada 1971, memisahkan keduanya dengan baik di bagian basaltik; pada kadar alkali tinggi kedua tren itu menyatu dan garis itu tidak banyak berarti.

![Kiri: diagram AFM batuan Islandia (biru) dan Cascade (merah) pada gambar TAS, dengan garis pemisah Irvine dan Baragar (1971). Kanan: batuan yang sama dalam koordinat log-rasio, tempat setiap seri menjadi pita yang hampir lurus; garis-garisnya adalah regresi ortogonal, dengan kemiringan -1.10 (Islandia) dan -0.72 (Cascade), yang bertemu di (-3.84, 2.12) seperti yang ditemukan Vermeesch dan Pease (2021).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-72fa844fc8fd.svg)

*Kiri: [diagram AFM](#def-b2-magmatic-series-afm) batuan Islandia (biru) dan Cascade (merah) pada gambar TAS, dengan garis pemisah Irvine dan Baragar (1971). Kanan: batuan yang sama dalam koordinat log-rasio, tempat setiap seri menjadi pita yang hampir lurus; garis-garisnya adalah regresi ortogonal, dengan kemiringan $-1.10$ (Islandia) dan $-0.72$ (Cascade), yang bertemu di $(-3.84, 2.12)$ seperti yang ditemukan Vermeesch dan Pease (2021).*

Dari batuan Islandia yang berada dalam jangkauan garis pemisah, 351 jatuh di sisi toleiitik dan 23 di sisi lain; dari batuan Cascade, 417 di sisi kalk-alkali dan 57 di sisi lain. Kurva adalah batas yang canggung, dan sebuah model sederhana menjelaskan bentuk tren-tren itu. Misalkan [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) kehilangan alkali, besi, dan magnesiumnya dengan laju yang sebanding dengan jumlah yang dikandungnya, $\mathrm dX/\mathrm dt = -\lambda_X X$.

**Proposisi 9.6 (Tren log-rasio).**

Jika $A$, $F$, dan $M$ meluruh secara eksponensial dengan konstanta $\lambda_A$, $\lambda_F$, dan $\lambda_M$, [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) bergerak menyusuri garis lurus pada bidang $\ln(A/F)$ dan $\ln(M/F)$, dengan kemiringan $(\lambda_F - \lambda_M)/(\lambda_F - \lambda_A)$, sementara [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) itu bergerak menyusuri kurva pada segitiga AFM.

**Bukti.** Dengan $X = X_0 e^{-\lambda_X t}$, $\ln(A/F) = \ln(A_0/F_0) + (\lambda_F - \lambda_A)t$ dan $\ln(M/F) = \ln(M_0/F_0) + (\lambda_F - \lambda_M)t$: keduanya linear dalam $t$, sehingga yang satu linear terhadap yang lain, dengan kemiringan yang dinyatakan tadi. Rasio $A/F$ dan $M/F$ menentukan titik pada segitiga, yang koordinatnya $A/(A + F + M)$, … tidak linear dalam $t$. ∎

Kemiringan batuan Islandia yang lebih curam berarti $\lambda_F$ yang lebih kecil: besi meninggalkan [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) toleiitik lebih lambat ([Latihan 9.10](#exo-b2-magmatic-series-10)). Vermeesch dan Pease menunjukkan bahwa kedua pita pada gambar di atas bertemu di satu titik, yang mereka tafsirkan sebagai sumber bersama yang hipotetis.

[Seri toleiitik](#def-b2-magmatic-series-series) dan [seri kalk-alkali](#def-b2-magmatic-series-series) juga berbeda dalam kadar kalium oksidanya. Diagram $\ce{K2O}$–$\ce{SiO2}$ membagi basal, andesit, dasit, dan riolit dengan silika lebih dari $48\,\%$ menjadi tipe K-rendah, K-sedang, dan K-tinggi dengan dua garis lurus (gambar di bawah). Sebagian besar kedua rangkaian di sini bertipe K-sedang: diagram itu menyatakan berapa banyak kalium oksida yang dibawa suatu seri, bukan seri apa itu.

![Kalium oksida terhadap silika untuk batuan Islandia dan Cascade, dengan garis melalui (48, 0.3)–(68, 1.2) dan (48, 1.2)–(68, 3.1) yang memisahkan tipe K-rendah, K-sedang, dan K-tinggi (menurut Peccerillo dan Taylor, 1976, sebagaimana diadopsi oleh skema internasional), yang di sini diperpanjang melewati 68.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-17931d0f9425.svg)

*Kalium oksida terhadap silika untuk batuan Islandia dan Cascade, dengan garis melalui (48, 0.3)–(68, 1.2) dan (48, 1.2)–(68, 3.1) yang memisahkan tipe K-rendah, K-sedang, dan K-tinggi (menurut Peccerillo dan Taylor, 1976, sebagaimana diadopsi oleh skema internasional), yang di sini diperpanjang melewati 68.*

Mengapa tingkat oksidasinya berbeda? [Magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) kalk-alkali terbentuk di atas zona subduksi, tempat slab yang melepaskan air memasok spesies teroksidasi ke baji mantel; [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) itu mengkristalkan magnetit, dan anggota-anggotanya yang telah berevolusi mengkristalkan hornblende atau biotit. [Magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) toleiitik terbentuk di punggungan, tempat mantel meleleh melalui dekompresi ([Bab 7](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/7-pelelehan-mantel#ch-b2-mantle-melting)), dan lebih tereduksi.

## 9.3 Seri dan tatanan

Setiap tatanan tektonik lempeng menghasilkan [magmanya](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) sendiri, karena masing-masing melelehkan mantel dengan caranya sendiri: melalui dekompresi di bawah punggungan dan titik panas, melalui penambahan air di atas zona subduksi ([Bab 7](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/7-pelelehan-mantel#ch-b2-mantle-melting)).

*Punggungan tengah samudra* meletuskan basal toleiitik, yaitu MORB pada [Bab 3](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#ch-b2-elements-in-the-earth), yang miskin [unsur inkompatibel](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-partition) dan membawa tanda isotop terkuras dari sumbernya. Islandia, punggungan di atas titik panas, menambahkan toleiitnya sendiri ke dalam daftar itu, dengan rangkaian lengkap sampai riolit.

*Pulau samudra* tumbuh secara bertahap. Gunung api Hawaii meletuskan lava alkali ketika masih muda, lalu membangun perisainya dari basal toleiitik, yang diperkirakan 80 sampai $95\,\%$ volume akhirnya, dalam 1 sampai 2 juta tahun pertamanya; ketika gunung api itu hanyut menjauhi titik panas, lavanya kembali menjadi alkali, dan berakhir dengan ekor panjang erupsi alkali yang jarang. Pelelehan yang lebih sedikit menghasilkan [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) yang lebih alkali: alkali, yang inkompatibel, lebih sedikit diencerkan dalam [fraksi lelehan](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/7-pelelehan-mantel#def-b2-mantle-melting-fraction) yang kecil. Secara isotopik, [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) mencuplik reservoir yang diperkaya pada [Bab 4](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/4-geokimia-isotop#ch-b2-isotope-geochemistry).

*Busur vulkanik* meletuskan [seri kalk-alkali](#def-b2-magmatic-series-series). [Unsur jejaknya](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-trace) membawa tanda yang khas (gambar di bawah): bila dinormalkan terhadap [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse), basal busur diperkaya dalam Rb, Ba, Th, U, Pb, dan Sr, unsur-unsur yang ditambahkan slab ke baji, dan terkuras dalam niobium dan tantalum dibandingkan dengan unsur tetangganya. Basal busur median dalam himpunan data itu memiliki $\mathrm{Nb}/\mathrm{La} = 0.49$, dibandingkan dengan 0.97 untuk MORB dan 1.23 untuk [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib).

![Komposisi median ternormalisasi mantel primitif dari 241 MORB, 259 basal pulau samudra, dan 256 basal busur kepulauan (kompilasi Vermeesch, 2006; mantel primitif menurut McDonough dan Sun, 1995). Basal busur memperlihatkan lembah pada Nb dan Ta serta puncak pada Ba, Pb, dan Sr; basal pulau samudra diperkaya dalam semua unsur yang paling inkompatibel.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-49aa9e4a641d.svg)

*Komposisi median ternormalisasi [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse) dari 241 MORB, 259 [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib), dan 256 basal busur kepulauan (kompilasi Vermeesch, 2006; [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse) menurut McDonough dan Sun, 1995). Basal busur memperlihatkan lembah pada Nb dan Ta serta puncak pada Ba, Pb, dan Sr; [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) diperkaya dalam semua unsur yang paling inkompatibel.*

Di dalam benua, [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) basaltik bertemu dengan kerak tebal yang dapat dipanaskan dan dilelehkannya, dan hasilnya dapat berupa vulkanisme dengan dua modus.

**Definisi 9.7 (Vulkanisme bimodal).**

Yang disebut *vulkanisme bimodal* adalah erupsi, dalam satu provinsi, dua kelompok [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma), basaltik dan riolitik, dengan sedikit komposisi menengah di antara keduanya.

Vulkanisme di sepanjang jejak titik panas Yellowstone bersifat bimodal: di Dataran Sungai Snake bagian timur, riolit yang lebih tua dengan silika sekitar $75\,\%$ tertutup oleh basal yang lebih muda dengan silika sekitar $50\,\%$. Celah di antara keduanya adalah petunjuknya: diferensiasi basal saja akan meninggalkan lava menengah, dan celah itu menunjuk pada sumber kedua bagi riolit, misalnya kerak yang dipanaskan basal.

*Provinsi beku besar*, yang telah dijumpai dalam volume Tahun 1, meletuskan basal dalam volume yang tidak tertandingi oleh tatanan lain; serinya dibaca dengan diagram yang sama.

## 9.4 Diagram diskriminasi

Pola-pola pada subbab sebelumnya mengisyaratkan bahwa tatanan dapat dibaca langsung dari analisis, dan ahli petrologi telah menggambar banyak diagram untuk itu.

**Definisi 9.8 (Diagram diskriminasi).**

Yang disebut *diagram diskriminasi* adalah diagram variabel kimia, biasanya [unsur jejak](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-trace) yang tidak mudah berpindah, yang dibagi menjadi medan-medan yang ditarik di sekeliling komposisi batuan dari tatanan yang diketahui, dan dipakai untuk menetapkan tatanan bagi batuan yang asal-usulnya tidak diketahui.

Contoh klasiknya adalah segitiga Ti–Zr–Y dari Pearce dan Cann (1973), yang dibuat untuk basal. Diagram itu memakai unsur yang sedikit dipindahkan oleh alterasi, sehingga dapat diterapkan pada lava tua yang termetamorfosis dan tatanannya telah hilang. Gambar di bawah mengujinya pada 538 basal dalam kompilasi itu yang memiliki ketiga unsur tersebut. Sebagian besar [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) jatuh di medan dalam-lempeng D, 152 dari 173, dan sebagian besar MORB di medan B, 142 dari 164; tetapi medan B juga ditempati basal busur, dan 101 dari 201 basal busur juga jatuh di sana.

![Diagram Ti–Zr–Y dari Pearce dan Cann (1973) dengan basal-basal yang tatanannya diketahui. A toleiit busur kepulauan; B MORB, toleiit busur kepulauan, dan basal kalk-alkali; C basal kalk-alkali; D basal dalam-lempeng. Ti dari TiO2; ketiganya dalam ppm.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-magmatic-series/fig-e43d1f0b0ab2.svg)

*Diagram Ti–Zr–Y dari Pearce dan Cann (1973) dengan basal-basal yang tatanannya diketahui. A toleiit busur kepulauan; B MORB, toleiit busur kepulauan, dan basal kalk-alkali; C basal kalk-alkali; D basal dalam-lempeng. Ti dari $\ce{TiO2}$; ketiganya dalam ppm.*

**Metode 9.9 (Memakai diagram diskriminasi).**

(1) Periksalah bahwa batuan itu termasuk jenis yang menjadi dasar pembuatan diagram, biasanya basal, dan bukan [kumulat](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-cumulate) atau lava yang telah berevolusi, yang [unsur jejaknya](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-trace) mencerminkan kristalisasi sama besarnya dengan sumbernya. (2) Utamakan unsur yang tidak berpindah selama alterasi (Ti, Zr, Y, Nb, [unsur tanah jarang](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-ree) berat) untuk batuan yang teralterasi atau termetamorfosis. (3) Plotlah serangkaian cuplikan, bukan satu: satu titik di dekat batas tidak memutuskan apa pun. (4) Bacalah hasilnya sebagai kemungkinan: medan-medan itu ditarik di sekeliling sebagian besar, bukan seluruh, cuplikan acuannya, dan beberapa medan dipakai bersama. (5) Tegaskan dengan bukti independen: diagram lain, isotop, konteks geologi.

Langkah (4) dapat dibuat kuantitatif ([Latihan 9.8](#exo-b2-magmatic-series-8)). Jika sebuah basal jatuh di medan B, dan ketiga tatanan sama-sama lazim, peluang bahwa basal itu MORB hanya sekitar 0.62. Pengklasifikasi statistik yang dilatih dengan kompilasi semacam itu mewarisi batas yang sama: basal membawa ingatan tentang sumber dan pelelehannya, dan dua tatanan dapat menghasilkan [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) yang serupa.

**Di laboratorium — Memeriksa analisis batuan utuh.**

Sebelum memplot batuan pada diagram mana pun, ahli petrologi memeriksa analisisnya. Oksida utama, yang diukur misalnya dengan fluoresensi sinar-X, seharusnya berjumlah mendekati 100 bersama volatilnya: air dan karbon dioksida, yang diukur langsung atau bersama-sama sebagai hilang pijar, yaitu massa yang hilang dari serbuk batuan ketika dipanaskan kuat. Hilang pijar yang besar menandai batuan yang teralterasi, yang alkalinya mungkin telah berpindah; skema diagram TAS menolak analisis dengan air lebih dari $2\,\%$ atau karbon dioksida lebih dari $0.5\,\%$. Analisis lalu dihitung ulang menjadi 100 tanpa volatil, besi dinyatakan sebagai $\ce{FeO}$ total atau dipisahkan menjadi fero dan feri, dan bahan acuan yang dianalisis dalam pengukuran yang sama dibandingkan dengan nilai tersertifikasinya ([Bab 31](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/31-metode-lapangan-dan-laboratorium-ii#ch-b2-field-lab-methods-2)).

## 9.5 Latihan

**Latihan 9.1 ★.**

Namailah batuan vulkanik berikut pada diagram TAS ($\ce{SiO2}$, $\ce{Na2O}$, $\ce{K2O}$ dalam $\%$, sudah tanpa volatil): (a) 49.60, 2.22, 0.51 (basal acuan Hawaii BHVO-2); (b) 58.5, 3.9, 1.6; (c) 72.0, 4.0, 4.2; (d) 47.0, 4.5, 2.5. Untuk (d), sebutkan dua batuan yang mungkin dan apa yang menentukan pilihan di antara keduanya.

**Solusi Latihan 9.1.**

(a) $\ce{SiO2} = 49.60$, alkali $2.22 + 0.51 = 2.73$: di antara 45 dan 52 dan di bawah 5, *basal* (B). (b) 58.5 dan $3.9 + 1.6 = 5.5$: di antara 57 dan 63; batas atas di sana berjalan dari (57, 5.9) ke (63, 7.0), yaitu $5.9 + 1.1\times1.5/6 = 6.18$ untuk 58.5; 5.5 berada di bawahnya: *andesit* (O2). (c) 72.0 dan $4.0 + 4.2 = 8.2$: di seberang garis vertikal pada 69 di atas 8 dan di atas garis dari (69, 8) ke (77, 0), yang bernilai 5.0 pada 72: *riolit* (R). (d) 47.0 dan $4.5 + 2.5 = 7.0$: pada 47, medan U1 terletak di antara garis dari (45, 5) ke (49.4, 7.3), yaitu $5 + 2.3\times2/4.4 = 6.05$, dan garis dari (45, 9.4) ke (49.4, 7.3), yaitu $9.4 - 2.1\times2/4.4 = 8.45$. Batuan itu berada di U1: *tefrit* jika normanya mengandung olivin kurang dari $10\,\%$, *basanit* jika lebih.

**Latihan 9.2 ★.**

Sebuah lava memberikan $\ce{SiO2}$ 51.60, $\ce{TiO2}$ 1.20, $\ce{Al2O3}$ 16.10, $\ce{FeO_T}$ 9.80, $\ce{MgO}$ 6.60, $\ce{CaO}$ 8.20, $\ce{Na2O}$ 3.50, $\ce{K2O}$ 1.40, $\ce{H2O}$ 1.40, dan $\ce{CO2}$ $0.20\,\%$. (a) Apakah analisis itu dapat diterima untuk diagram TAS? (b) Hitung ulang analisis itu tanpa volatil. (c) Namailah batuan itu sebelum dan sesudah perhitungan ulang. (d) Apakah batuan itu bertipe K-rendah, K-sedang, atau K-tinggi?

**Solusi Latihan 9.2.**

(a) Jumlah oksidanya 98.40 dan jumlah bersama volatil 100.00; $\ce{H2O}$ $1.40 < 2$ dan $\ce{CO2}$ $0.20 < 0.5$: analisis itu dapat diterima. (b) Faktor $100/98.40 = 1.01626$: $\ce{SiO2}$ 52.44, $\ce{TiO2}$ 1.22, $\ce{Al2O3}$ 16.36, $\ce{FeO_T}$ 9.96, $\ce{MgO}$ 6.71, $\ce{CaO}$ 8.33, $\ce{Na2O}$ 3.56, $\ce{K2O}$ 1.42 (jumlah 100.00); alkali $3.56 + 1.42 = 4.98$. (c) Sebelum: 51.60 dan 4.90, sedikit di bawah batas basal–andesit basaltik pada 52: *basal*. Sesudah: 52.44 dan 4.98; pada 52.44, batas atas O1, dari (52, 5) ke (57, 5.9), bernilai $5 + 0.9\times0.44/5
= 5.08$: *andesit basaltik* (O1). Perhitungan ulang memindahkan batuan itu melintasi sebuah batas: nama di dekat suatu garis bergantung padanya. (d) Pada 52.44, garis K-rendah bernilai $0.3 +
0.045\times4.44 = 0.50$ dan garis K-tinggi $1.2 + 0.095\times4.44 = 1.62$; 1.42 terletak di antaranya: *K-sedang*.

**Latihan 9.3 ★.**

Namailah pada [diagram QAPF](#def-b2-magmatic-series-qapf): (a) batuan berbutir kasar dengan $25\,\%$ kuarsa, $30\,\%$ feldspar alkali, $35\,\%$ plagioklas, $8\,\%$ biotit, dan $2\,\%$ hornblende; (b) batuan dengan $5\,\%$ kuarsa, $5\,\%$ feldspar alkali, $55\,\%$ plagioklas, dan $35\,\%$ klinopiroksen.

**Solusi Latihan 9.3.**

(a) $Q + A + P = 90$: $Q = 25/90 = 27.8\,\%$ dan $100\,P/(A + P) =
100\times35/65 = 53.8$: medan 3b, *monzogranit*, sebuah granit. Biotit dan hornblende tidak masuk ke dalam jumlah QAPF. (b) $Q + A + P = 65$: $Q = 5/65 =
7.7\,\%$ (di antara 5 dan 20) dan $100\times55/60 = 91.7$ (di atas 90): medan 10*, diorit kuarsa, gabro kuarsa, atau anortosit kuarsa. [Diagram QAPF](#def-b2-magmatic-series-qapf) saja tidak memilih di antaranya; plagioklas dan mineral mafiknya (di sini $35\,\%$ klinopiroksen) yang menentukan.

**Latihan 9.4 ★.**

Golongkan sebagai K-rendah, K-sedang, atau K-tinggi, dengan garis-garis pada gambar $\ce{K2O}$–$\ce{SiO2}$: (a) 50.0, 0.40; (b) 56.0, 1.50; (c) 62.0, 2.90; (d) 66.0, 1.00 ($\ce{SiO2}$, $\ce{K2O}$, $\%$).

**Solusi Latihan 9.4.**

Garis K-rendah adalah $0.3 + 0.045(\ce{SiO2} - 48)$, garis K-tinggi $1.2 +
0.095(\ce{SiO2} - 48)$. (a) Pada 50: 0.39 dan 1.39; $0.40$ sedikit di atas garis bawah: *K-sedang*. (b) Pada 56: 0.66 dan 1.96: *K-sedang*. (c) Pada 62: 0.93 dan 2.53; $2.90 > 2.53$: *K-tinggi*. (d) Pada 66: 1.11 dan 2.91; $1.00 < 1.11$: *K-rendah*.

**Latihan 9.5 ★★.**

(a) Hitunglah $A$, $F$, dan $M$ untuk basal dengan $\ce{FeO_T}$ 14.5, $\ce{MgO}$ 4.5, dan $\ce{Na2O + K2O}$ $3.2\,\%$, dan untuk andesit dengan 6.1, 3.8, dan 5.05. (b) Garis pemisah melalui $(F, A, M) = (54.5, 23.0, 22.5)$, $(52.5, 30.0,
17.5)$, dan $(49.6, 35.0, 15.4)$, dan titik pertama adalah titiknya yang paling kaya besi; sisi toleiitik adalah sisi F. Di sisi mana setiap batuan jatuh? (c) Mineral mana, yang mengkristal lebih awal, membuat andesit itu tetap berada di tempatnya?

**Solusi Latihan 9.5.**

(a) Basal: $A + F + M = 3.2 + 14.5 + 4.5 = 22.2$; $A = 14.4$, $F = 65.3$, $M = 20.3$. Andesit: $5.05 + 6.1 + 3.8 = 14.95$; $A = 33.8$, $F = 40.8$, $M = 25.4$. (b) Garis itu tidak pernah melampaui $F = 54.5$; basal, dengan $F = 65.3$, terletak di sisi F berapa pun $A$-nya: *toleiitik*, ferobasal dari tren Fenner. Untuk andesit, pada $A = 33.8$ garis itu terletak di antara (49.6, 35.0) dan (52.5, 30.0), pada $F =
49.6 + 2.9\times1.2/5 = 50.3$; $40.8 < 50.3$: *kalk-alkali*. (c) Magnetit, yang sejak awal membawa besi feri keluar dari [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) yang teroksidasi dan mencegah $F/M$ naik secepat pada toleiit.

**Latihan 9.6 ★★.**

MORB median dalam kompilasi itu mengandung $4\,\mathrm{ppm}$ Nb dan $4.12\,\mathrm{ppm}$ La, [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) median 38 dan 30.8, dan basal busur median 3 dan 6.1. Dengan nilai [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse) Nb 0.658 dan La $0.648\,\mathrm{ppm}$, hitunglah nilai ternormalisasi dan $\mathrm{Nb_N}/\mathrm{La_N}$ untuk masing-masing. Mana yang memiliki anomali niobium, dan mengapa?

**Solusi Latihan 9.6.**

MORB: $\mathrm{Nb_N} = 4/0.658 = 6.08$, $\mathrm{La_N} = 4.12/0.648 = 6.36$, rasio 0.956. [Basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib): $38/0.658 = 57.8$, $30.8/0.648 = 47.5$, rasio 1.215. Basal busur: $3/0.658 = 4.56$, $6.1/0.648 = 9.41$, rasio 0.484. Hanya basal busur yang memiliki anomali niobium, yaitu lembah pada Nb di diagram laba-laba: niobium terkuras dibandingkan dengan tetangganya, La: [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) busur menerima unsur-unsur dari slab, tetapi hanya sedikit niobium. MORB hampir datar; [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) lebih kaya akan Nb daripada La.

**Latihan 9.7 ★★.**

Ti adalah $0.5993$ dari massa $\ce{TiO2}$. Hitunglah koordinat plot Ti–Zr–Y (Ti/100, Zr, $3\mathrm Y$, dihitung ulang menjadi 100) untuk tiga basal: (a) $\ce{TiO2}$ $1.6\,\%$, Zr 110, Y $32\,\mathrm{ppm}$; (b) 2.8, 220, 29; (c) 0.8, 50, 20. Tentukan letaknya pada gambar dan sebutkan kesimpulan apa yang dimungkinkan oleh setiap letak itu.

**Solusi Latihan 9.7.**

(a) $\mathrm{Ti} = 1.6\times0.5993\times10^4 = 9589\,\mathrm{ppm}$; Ti/100 = 95.9, Zr 110, $3\mathrm Y = 96$; jumlah 301.9; koordinat 31.8, 36.4, 31.8: medan B. (b) Ti 16 780, jadi 167.8, 220, 87; jumlah 474.8; 35.3, 46.3, 18.3: medan D. (c) Ti 4794, jadi 47.9, 50, 60; jumlah 157.9; 30.3, 31.7, 38.0: medan B. Basal (b) adalah basal dalam-lempeng (dari pulau samudra atau benua); (a) dan (c), di medan B, mungkin MORB, toleiit busur, atau basal kalk-alkali: diagram itu tidak dapat memutuskan, dan diperlukan diagram lain (diagram laba-laba, anomali Nb).

**Latihan 9.8 ★★.**

Dalam uji Ti–Zr–Y pada bab ini, medan B memuat 142 dari 164 MORB, 4 dari 173 [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib), dan 101 dari 201 basal busur. (a) Berapa fraksi setiap kelompok yang jatuh di B? (b) Jika ketiga tatanan sama-sama lazim, berapa peluang bahwa basal yang jatuh di B adalah MORB? (c) Apa yang dapat dikatakan berdasarkan medan B saja?

**Solusi Latihan 9.8.**

(a) MORB $142/164 = 0.866$, [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) $4/173 = 0.023$, basal busur $101/201 =
0.502$. (b) Dengan peluang awal yang sama, aturan Bayes memberikan $0.866/(0.866 + 0.023 + 0.502) =
0.866/1.391 = 0.623$. (c) Bahwa basal itu sangat kecil kemungkinannya merupakan [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) (peluang $0.023/1.391 = 0.017$), tetapi tidak dapat menentukan apakah basal itu MORB atau basal busur: peluangnya kira-kira tiga banding dua.

**Latihan 9.9 ★★.**

Sebuah riolit mengandung $\ce{Na2O}$ 5.5, $\ce{K2O}$ 4.5, dan $\ce{Al2O3}$ $10.5\,\%$ ($M$ = 61.98, 94.20, dan $101.96\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$). Hitunglah rasio molekuler $(\ce{Na2O +
K2O})/\ce{Al2O3}$-nya. (a) Apakah riolit itu peralkali? (b) Feldspar alkali mengandung satu oksida alkali per $\ce{Al2O3}$: berapa fraksi alkali yang tidak dapat masuk ke dalamnya?

**Solusi Latihan 9.9.**

Mol per $100\,\mathrm{g}$: $\ce{Na2O}$ $5.5/61.98 = 0.08874$, $\ce{K2O}$ $4.5/94.20 =
0.04777$, $\ce{Al2O3}$ $10.5/101.96 = 0.10298$. (a) $(0.08874 + 0.04777)/0.10298 =
0.13651/0.10298 = 1.326 > 1$: riolit itu *peralkali*. (b) Feldspar dapat menampung $0.10298$ dari $0.13651$ mol oksida alkali; kelebihannya, $0.03353$, adalah $0.03353/0.13651 = 0.246$, seperempat alkali, yang harus masuk ke mineral lain.

**Latihan 9.10 ★★★.**

Dalam model proposisi log-rasio, ambillah $\lambda_A = 0.4$ dan $\lambda_M =
0.8$. (a) Hitunglah kemiringan tren untuk $\lambda_F = 0.5$ dan untuk $\lambda_F =
0.7$. (b) Batuan Islandia memiliki kemiringan $-1.10$ dan batuan Cascade $-0.72$: $\lambda_F$ berapa yang tersirat oleh masing-masing? (c) Seri mana yang kehilangan besinya lebih cepat, dan mineral mana yang menjelaskannya? (d) Apa yang terjadi pada $F/M$ di sepanjang setiap tren?

**Solusi Latihan 9.10.**

(a) $s = (\lambda_F - \lambda_M)/(\lambda_F - \lambda_A)$: untuk $\lambda_F = 0.5$, $(0.5
- 0.8)/(0.5 - 0.4) = -3.0$; untuk $0.7$, $(-0.1)/(0.3) = -0.333$. (b) Penyelesaian $s(\lambda_F - 0.4) = \lambda_F - 0.8$ memberikan $\lambda_F = (0.4s - 0.8)/(s - 1)$: Islandia, $s = -1.10$: $(-0.44 - 0.8)/(-2.10) = 0.590$; Cascade, $s = -0.72$: $(-0.288 - 0.8)/(-1.72) = 0.633$. (c) [Magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) Cascade, dengan $\lambda_F$ yang lebih besar, kehilangan besinya lebih cepat: magnetit mengeluarkannya. (d) $\ln(F/M)$ bertambah dengan laju $\lambda_M - \lambda_F$ dan $\ln(A/F)$ dengan laju $\lambda_F - \lambda_A$; jadi untuk setiap satuan yang diperoleh $\ln(A/F)$, $\ln(F/M)$ bertambah $-s$: 1.10 di Islandia, 0.72 di Cascade. $F/M$ naik di sepanjang kedua tren, tetapi lebih cepat pada tren toleiitik, yaitu tren Fenner.

**Latihan 9.11 ★★★.**

Norma yang disederhanakan. Bekerjalah dalam mol oksida. Masukkan seluruh $\ce{K2O}$ ke dalam ortoklas ($\ce{K2O.Al2O3.6SiO2}$), seluruh $\ce{Na2O}$ ke dalam albit ($\ce{Na2O.Al2O3.6SiO2}$), $\ce{Al2O3}$ yang tersisa bersama $\ce{CaO}$ dalam jumlah yang sama ke dalam anortit ($\ce{CaO.Al2O3.2SiO2}$), $\ce{CaO}$ yang tersisa bersama $(\ce{Mg,Fe})\ce{O}$ dalam jumlah yang sama ke dalam diopsid ($\ce{CaO.(Mg,Fe)O.2SiO2}$), dan sisa $(\ce{Mg,Fe})\ce{O}$ ke dalam hipersten ($\ce{(Mg,Fe)O.SiO2}$). Jika silika kurang, ubahlah hipersten menjadi olivin ($\ce{2(Mg,Fe)O.SiO2}$); jika masih kurang, ubahlah albit menjadi nefelin ($\ce{Na2O.Al2O3.2SiO2}$). Terapkan pada (a) BHVO-2: $\ce{SiO2}$ 49.60, $\ce{Al2O3}$ 13.44, $\ce{FeO_T}$ 11.15, $\ce{MgO}$ 7.257, $\ce{CaO}$ 11.40, $\ce{Na2O}$ 2.219, $\ce{K2O}$ $0.513\,\%$; (b) basal dengan 45.5, 15.0, 11.5, 8.5, 10.0, 3.8, dan 1.5 (massa molar $\ce{SiO2}$ 60.08, $\ce{Al2O3}$ 101.96, $\ce{FeO}$ 71.84, $\ce{MgO}$ 40.30, $\ce{CaO}$ 56.08, $\ce{Na2O}$ 61.98, $\ce{K2O}$ $94.20\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$). Apakah masing-masing jenuh silika? Ke seri mana setiap basal itu termasuk?

**Solusi Latihan 9.11.**

(a) BHVO-2, mol per $100\,\mathrm{g}$: $\ce{SiO2}$ 0.82557, $\ce{Al2O3}$ 0.13182, $\ce{FeO}$ 0.15521, $\ce{MgO}$ 0.18007, $\ce{CaO}$ 0.20328, $\ce{Na2O}$ 0.03580, $\ce{K2O}$ 0.00545. Ortoklas 0.00545 dan albit 0.03580; sisa $\ce{Al2O3}$ $0.13182 - 0.04125 = 0.09057$, seluruhnya ke dalam anortit bersama $\ce{CaO}$ dalam jumlah yang sama; sisa $\ce{CaO}$ $0.11271$ ke dalam diopsid; sisa $(\ce{Mg,Fe})\ce{O}$ $0.33528 - 0.11271 = 0.22257$ ke dalam hipersten. Silika yang diperlukan: $6\times0.00545 + 6\times0.03580 + 2\times0.09057 + 2\times0.11271 + 0.22257 =
0.87663$; yang tersedia 0.82557; kurang 0.05106. Setiap $(\ce{Mg,Fe})\ce{O}$ yang diubah dari hipersten menjadi olivin menghemat setengah silika, paling banyak $0.22257/2 = 0.11129$: mengubah $0.10212$ darinya sudah cukup, dan $0.12045$ tetap dalam hipersten. Normanya mengandung olivin dan hipersten, tanpa kuarsa maupun nefelin: batuan itu jenuh silika dalam arti definisi tadi, sebuah *toleiit olivin* bernorma hipersten, dari [seri toleiitik](#def-b2-magmatic-series-series), seperti yang diletuskan pada tahap perisai gunung api Hawaii. (b) Mol: 0.75732, 0.14712, 0.16008, 0.21092, 0.17832, 0.06131, 0.01592. Ortoklas 0.01592, albit 0.06131, anortit 0.06988, diopsid 0.10843, hipersten $0.37100 - 0.10843 =
0.26257$; silika yang diperlukan $0.09552 + 0.36786 + 0.13976 + 0.21686 + 0.26257 = 1.08257$; yang tersedia 0.75732; kurang 0.32525. Mengubah seluruh hipersten menjadi olivin menghemat 0.13129, sehingga kekurangannya tinggal 0.19396; setiap mol $\ce{Na2O}$ yang diubah dari albit menjadi nefelin membebaskan 4 $\ce{SiO2}$, jadi $0.19396/4 = 0.04849$ dari 0.06131 mol $\ce{Na2O}$ albit menjadi nefelin. Ada nefelin dalam normanya: batuan itu kurang jenuh silika, sebuah *basal alkali*, dari [seri alkali](#def-b2-magmatic-series-series).

**Latihan 9.12 ★★★.**

Dalam kompilasi itu, $\mathrm{Nb}/\mathrm{La} < 0.7$ berlaku untuk 116 dari 141 basal busur, 21 dari 101 MORB, dan 3 dari 137 [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) yang dianalisis untuk kedua unsur. (a) Hitunglah ketiga fraksi itu. (b) Dengan proporsi ketiga tatanan yang sama, berapa peluang bahwa basal dengan $\mathrm{Nb}/\mathrm{La} < 0.7$ adalah basal busur? (c) Ulangi untuk wilayah tempat $60\,\%$ basalnya MORB, $30\,\%$ [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib), dan $10\,\%$ basal busur. (d) Pelajaran apa yang dikandung (c) bagi pemakaian [diagram diskriminasi](#def-b2-magmatic-series-discrimination)?

**Solusi Latihan 9.12.**

(a) Basal busur $116/141 = 0.823$, MORB $21/101 = 0.208$, [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) $3/137 = 0.022$. (b) $0.823/(0.823 + 0.208 + 0.022) = 0.823/1.053 = 0.782$. (c) Pembilang $0.1\times0.823 = 0.0823$; penyebut $0.0823 + 0.6\times0.208 +
0.3\times0.022 = 0.0823 + 0.1248 + 0.0066 = 0.2137$; peluangnya $0.385$. (d) Uji yang sama pada batuan yang sama memberikan 0.78 atau 0.39 bergantung pada seberapa lazim setiap tatanan di tempat batuan itu ditemukan: [diagram diskriminasi](#def-b2-magmatic-series-discrimination) memberikan kemungkinan, dan konteks geologi harus melengkapi sisanya.

## 9.6 Soal: Satu gunung api, tiga lava

**Soal 9.1.**

Soal akhir pekan — dari tiga analisis sampai tatanan sebuah gunung api dan kristal yang ditinggalkannya

Tiga lava dari sebuah gunung api strato (rekaan), dari aliran lerengnya yang tertua sampai kubahnya yang termuda, memberikan ($\%$):

|  | $\ce{SiO2}$ | $\ce{TiO2}$ | $\ce{Al2O3}$ | $\ce{FeO_T}$ | $\ce{MgO}$ | $\ce{CaO}$ | $\ce{Na2O}$ | $\ce{K2O}$ | $\ce{H2O}$ | $\ce{CO2}$ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| lava 1 | 50.4 | 0.95 | 17.6 | 8.6 | 7.9 | 10.2 | 2.9 | 0.62 | 0.70 | 0.10 |
| lava 2 | 58.6 | 0.80 | 17.4 | 6.1 | 3.8 | 6.9 | 3.9 | 1.15 | 1.10 | 0.05 |
| lava 3 | 65.3 | 0.55 | 16.2 | 4.0 | 1.6 | 4.3 | 4.4 | 1.85 | 1.20 | 0.05 |

dan dalam ppm: Rb 10, 20, 32; Th 1.1, 2.1, 3.4; Nb 2.0, 3.6, 5.6; La 7, 13, 20; Sr 520, 480, 380; Zr 70, 125, 190; Y 18, 22, 24. [Mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse): Nb 0.658, La 0.648, Th $0.0795\,\mathrm{ppm}$.

**Bagian I — Menamai lava.**

1. Jumlahkan setiap analisis. Apakah ketiganya dapat diterima untuk diagram TAS?
2. Hitung ulang lava 1 tanpa volatil: berikan faktornya, $\ce{SiO2}$ , dan $\ce{Na2O + K2O}$ .
3. Lakukan hal yang sama untuk lava 2 dan 3.
4. Namailah ketiga lava itu pada diagram TAS.
5. Apakah namanya akan berubah tanpa perhitungan ulang?
6. Sebuah batuan berbutir kasar yang berkomposisi seperti lava 2 mengkristal di akar gunung api itu. Skema mana yang menamainya, dan di medan mana kamu mengharapkannya?

**Bagian II — Seri yang mana?**

7. Golongkan setiap lava sebagai K-rendah, K-sedang, atau K-tinggi.
8. Hitunglah $A$ , $F$ , $M$ untuk masing-masing (tanpa volatil).
9. Garis pemisah melalui $(F, A, M) = (42.8, 17.1, 40.1)$ , $(46.9, 18.1, 35.0)$ , $(52.5, 30.0, 17.5)$ , $(49.6, 35.0, 15.4)$ , $(40.8, 50.0, 9.2)$ , dan $(37.9, 55.0, 7.1)$ , dengan medan toleiitik di sisi F. Dengan menginterpolasi $F$ secara linear terhadap $A$ di antara titik-titik yang bertetangga, di sisi mana setiap lava jatuh?
10. Hitunglah $\ce{FeO_T}$ / $\ce{MgO}$ untuk setiap lava. Apakah ada pengayaan besi?
11. Ke seri mana gunung api itu termasuk? Mineral mana dan kondisi apa yang menjelaskannya?

**Bagian III — Tatanan yang mana?**

12. Normalkan Nb, La, dan Th lava 1 terhadap [mantel primitif](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-bse) .
13. Hitunglah $\mathrm{Nb_N}/\mathrm{La_N}$ untuk lava 1 dan bandingkan dengan nilai-nilai median pada [Latihan 9.6](#exo-b2-magmatic-series-6) .
14. Hitunglah $\mathrm{Th_N}/\mathrm{Nb_N}$ . Apa yang membawa torium itu?
15. Hitunglah koordinat Ti–Zr–Y lava 1 ( $\ce{TiO2}$ dari analisis tanpa volatil). Apa yang dinyatakan oleh medannya? Mengapa lava 2 dan 3 tidak diplot?
16. Simpulkan: di mana gunung api ini tumbuh?

**Bagian IV — Berapa banyak yang mengkristal?**

17. Kalium oksida tidak masuk ke mineral awal mana pun. Dari $\ce{K2O}$ tanpa volatil lava 1 dan 2, hitunglah fraksi $F$ cairan yang tersisa ketika lava 2 terbentuk, jika lava itu berasal dari lava 1 melalui [kristalisasi fraksional](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/8-diferensiasi-magma#def-b2-magmatic-differentiation-crystallisation) .
18. Lakukan hal yang sama dengan rubidium dan dengan torium.
19. Zirkonium memiliki koefisien total $D \approx 0.1$ . Gunakan hukum Rayleigh untuk menaksir $F$ darinya.
20. Stronsium turun dari lava 2 ke lava 3. Hitunglah $F$ dari kalium oksida antara lava 2 dan 3, lalu gunakan untuk menaksir $D$ total Sr pada selang itu. Mineral mana yang bertanggung jawab?
21. Dari lava 1 sampai lava 3, berapa fraksi cairan yang telah mengkristal?
22. Seandainya [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) itu mengasimilasi kerak granitik yang kaya akan kalium oksida, apakah taksiran dari kalium oksida akan terlalu tinggi atau terlalu rendah?
23. Rata-ratakan keempat taksiran Bagian IV untuk lava 1 sampai 2 dan nyatakan massa kristal yang tertinggal per $100\,\mathrm{kg}$ basal untuk menghasilkan andesit itu, yaitu angka kunci soal ini.

**Solusi Soal 9.1.**

**Bagian I.**

**1.** Oksida: lava 1 99.17, lava 2 98.65, lava 3 98.20; bersama volatil 99.97, 99.80, dan 99.45, semuanya mendekati 100. Air (0.70, 1.10, 1.20) di bawah $2\,\%$ dan karbon dioksida (0.10, 0.05, 0.05) di bawah $0.5\,\%$: ketiganya dapat diterima.

**2.** Faktor $100/99.17 = 1.00837$: $\ce{SiO2}$ 50.82, $\ce{Na2O}$ 2.92, $\ce{K2O}$ 0.63, alkali 3.55.

**3.** Lava 2: $100/98.65 = 1.01368$, $\ce{SiO2}$ 59.40, $\ce{Na2O}$ 3.95, $\ce{K2O}$ 1.17, alkali 5.12. Lava 3: $100/98.20 = 1.01833$, $\ce{SiO2}$ 66.50, $\ce{Na2O}$ 4.48, $\ce{K2O}$ 1.88, alkali 6.36.

**4.** Lava 1 (50.82, 3.55): basal. Lava 2 (59.40, 5.12; batas atas O2 di sana bernilai $5.9 + 1.1\times2.40/6 = 6.34$): andesit. Lava 3 (66.50, 6.36; di antara 63 dan garis dari (69, 8) ke (77, 0), di bawah garis dari (63, 7) ke (69, 8)): dasit.

**5.** Data mentah: (50.4, 3.52), (58.6, 5.05), (65.3, 6.25): medan yang sama. Perhitungan ulang memindahkan setiap titik paling banyak $1.2\,\%$ silika dan tidak mengubah apa pun di sini, berbeda dengan [Latihan 9.2](#exo-b2-magmatic-series-2).

**6.** [Diagram QAPF](#def-b2-magmatic-series-qapf), dari modus yang terukur. Batuan plutonik yang berkomposisi andesitik kaya akan plagioklas, dengan sedikit feldspar alkali atau kuarsa: batuan itu seharusnya jatuh di medan 10 atau 10*, diorit atau diorit kuarsa (modusnya yang menentukan).

**Bagian II.**

**7.** Lava 1: garis pada 0.43 dan 1.47, $\ce{K2O} = 0.63$: K-sedang. Lava 2: 0.81 dan 2.28, 1.17: K-sedang. Lava 3: 1.13 dan 2.96, 1.88: K-sedang.

**8.** $\ce{FeO_T}$ dan $\ce{MgO}$ tanpa volatil: 8.67 dan 7.97; 6.18 dan 3.85; 4.07 dan 1.63. Lava 1: $3.55 + 8.67 + 7.97 = 20.19$; $A = 17.6$, $F = 42.9$, $M = 39.5$. Lava 2: 15.15; 33.8, 40.8, 25.4. Lava 3: 12.06; 52.7, 33.7, 13.5.

**9.** Lava 1, $A = 17.6$: garis di antara (42.8, 17.1) dan (46.9, 18.1) bernilai $F = 42.8 + 4.1\times0.5/1.0 = 44.9$; $42.9 < 44.9$, sisi kalk-alkali, dekat dengan garis itu. Lava 2, $A = 33.8$: $F = 49.6 + 2.9\times1.2/5 = 50.3$; $40.8 < 50.3$, kalk-alkali. Lava 3, $A = 52.7$: $F = 40.8 - 2.9\times2.7/5 = 39.2$; $33.7 < 39.2$, kalk-alkali.

**10.** $\ce{FeO_T}/\ce{MgO}$: $8.67/7.97 = 1.09$, $6.18/3.85 = 1.61$, $4.07/1.63 =
2.50$. Rasio itu naik, seperti pada setiap basal yang terdiferensiasi, tetapi besi sendiri turun dari 8.67 menjadi 4.07, dan $F$ pada segitiga turun dari 42.9 menjadi 33.7: tidak ada pengayaan besi. Rangkaian toleiitik akan mula-mula naik ke arah F, seperti ferobasal pada [Latihan 9.5](#exo-b2-magmatic-series-5).

**11.** [Seri kalk-alkali](#def-b2-magmatic-series-series). Magnetit, yang mengkristal dari [magma](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/5-magma-dan-penempatannya#def-b2-magma-emplacement-magma) yang teroksidasi, mengeluarkan besi bersama magnesium; spesies teroksidasi itu berasal dari slab zona subduksi yang melepaskan air.

**Bagian III.**

**12.** $\mathrm{Nb_N} = 2.0/0.658 = 3.04$, $\mathrm{La_N} = 7/0.648 = 10.80$, $\mathrm{Th_N} = 1.1/0.0795 = 13.84$.

**13.** $3.04/10.80 = 0.281$, jauh di bawah median MORB (0.956) dan [basal pulau samudra](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-morb-oib) (1.215), bahkan di bawah basal busur median (0.484): lembah niobium yang dalam.

**14.** $13.84/3.04 = 4.55$; MORB median pada diagram laba-laba memiliki $2.64/6.08 =
0.43$. Torium, seperti unsur-unsur lain yang diperkaya dalam basal busur, ditambahkan oleh slab yang menunjam.

**15.** $\ce{TiO2}$ tanpa volatil $0.95\times1.00837 = 0.958$; $\mathrm{Ti} =
0.958\times5993 = 5741\,\mathrm{ppm}$; Ti/100 = 57.4, Zr 70, $3\mathrm Y = 54$, jumlah 181.4: 31.6, 38.6, 29.8, di medan B, yang ditempati bersama oleh MORB, toleiit busur, dan basal kalk-alkali. Medan itu menyingkirkan basal dalam-lempeng tetapi tidak memutuskan antara punggungan dan busur. Diagram itu dibuat untuk basal: dalam andesit dan dasit, titanium telah disingkirkan oleh oksida dan zirkonium dipekatkan oleh kristalisasi, dan medannya (lava 2 akan jatuh di C, lava 3 di luar semua medan) tidak akan berarti apa-apa.

**16.** [Seri kalk-alkali](#def-b2-magmatic-series-series) K-sedang, dengan lembah niobium yang dalam dan $\mathrm{Th_N}/\mathrm{Nb_N}$ yang tinggi, pada gunung api yang meletuskan basal sampai dasit: gunung api itu tumbuh di busur vulkanik di atas zona subduksi.

**Bagian IV.**

**17.** $C_L = C_0/F$ untuk unsur yang sepenuhnya inkompatibel: $F = 0.63/1.17 =
0.538$.

**18.** Rubidium $10/20 = 0.500$; torium $1.1/2.1 = 0.524$. ([Unsur jejak](https://one-course.com/books/earth/4/id/chapter/3-unsur-unsur-di-dalam-bumi#def-b2-elements-in-the-earth-trace), yang diberikan sebagaimana dianalisis, akan berubah kurang dari $1\,\%$ oleh perhitungan ulang.)

**19.** $C_L/C_0 = F^{D - 1}$: $125/70 = 1.786 = F^{-0.9}$, $F = 1.786^{-1/0.9} =
0.525$.

**20.** Dari kalium oksida, $F = 1.17/1.88 = 0.622$ dari lava 2 ke lava 3. Stronsium: $380/480 = 0.792 = 0.622^{D - 1}$, sehingga $D - 1 = \ln 0.792/\ln 0.622 = -0.234/-0.474 =
0.49$ dan $D \approx 1.49$: stronsium telah menjadi kompatibel. Plagioklas, yang menyerap stronsium, sedang mengkristal dalam jumlah besar.

**21.** Dari kalium oksida, $F = 0.63/1.88 = 0.335$ (rubidium $10/32 = 0.31$, torium $1.1/3.4 = 0.32$): sekitar dua pertiga basal, $1 - 0.335 = 0.665$, telah mengkristal sebelum dasit terbentuk.

**22.** Kalium oksida yang terasimilasi akan menaikkan $\ce{K2O}$ dalam lava 2 melebihi yang dihasilkan oleh kristalisasi saja, sehingga $F = 0.63/1.17$ akan terlalu rendah, dan massa kristal terlalu tinggi.

**23.** $(0.538 + 0.500 + 0.524 + 0.525)/4 = 2.087/4 = 0.522$; kristal $1 - 0.522
= 0.478$ dari basal, yaitu **$48\,\mathrm{kg}$ kristal per $100\,\mathrm{kg}$ basal** untuk menghasilkan andesit itu.